媒介

TC16钛合金属于Ti-Al-Mo-V 系α+β型高强钛合金
，该合金重要在热处置强化状态下使用
，其室温拉伸强度极限都在1100MPa 以上
，并且TC16在淬火状态下拥有优良的塑性
，通过强化热处置可获得较高的强度
，出格适合制作机能优异的紧固件
，已宽泛利用于航空航天领域。

近年来
，我国航空航天工业迅速发展
，国内各大院所也在基础资料与紧固件制作技术方面加强研发力度
，并且在我国的改型飞机和新设计的飞机中得到大量利用。因而
，有必要分析钻研TC16钛合金棒材出产工艺
，明确各工艺参数对产品质量的影响法规
，并加以严格节制以改进产品质量
，扩大利用。

本文将重要分析钻研在棒材出产过程中
，铸造、、、轧制等热加工工序中TC16钛合金的组织演变过程。

1、、、试验资料

本尝试所用资料为TC16钛合金1000Kg 铸锭
，该铸锭经过三次真空自耗电弧炉熔炼
，其规格为?450mm×1400mm。资料的化学成分见表1。

通过金相分析法测得试验铸锭的相变点为860℃～865℃。

2、、、工艺流程

TC16钛合金?6mm棒材工艺流程：

原料筹备→配混料→压抑电极→三次真空自耗熔炼→铸锭化学成分检测→铸造→轧制→退火→检验

3、、、热加工工艺及加工过程的组织演变

凭据上述工艺流程
，本文重要分析棒材在铸造及轧制加工过程的组织演变。

3.1 铸造

为相识决加热过程中钛合金导热率低导致的横向温差大和高温下吸气严重的问题
，并思考到钛合金的导热率随着温度的提高而增长的特点
，我们选取分段式电炉加热。

为获得晶界α相充分破碎的组织
，加热温度的选择准则应该是可能保障热变形在β区起头并在两相区实现
，即加热温度应在Tβ以上
，但不宜过高
，温度过高变形可能在β区实现
，将导致晶界α相无法充分破碎。

综上所述
，制订的TC16铸造加热工艺如图1所示。

实际批注
，变形的两相合金
，其组织形成的过程能够分为两个险些是意思等同的阶段：在变形影响下的组织形成和由于变形后冷却的了局产生的组织形成[5]。

图2 为TC16锻至□ 100mm 水冷后的显微组织。

TC16钛合金紧固件最终产品的显微组织要求是：晶粒藐小、、、组织均匀性好、、、晶界α相充分破碎、、、晶内α片藐小的组织。变形量的节制方面
，若是变形量过大（≥70%）
，片状组织将产生球化并容易因变形热过大导致组织不均匀；变形量过。ā30%）则难以保障组织充分细化。

从图2 我们能够看出
，坯料在热变形后
，由于在变形温度冷至β→α转变起头的温度过程中
，α+β合金中不能预防α相的析出
，β相晶粒尺寸的增长受到急剧制止。冷却时析出的晶内α相为片状组织
，且区别于再结晶的β相晶粒内的α相组织
，其特点是α群或α片的状态有肯定水平的拉长
，同时析出的α相的结构较为弥散。在低于Tβ温度内
，冷却速度的扭转重要对析出的α相质点数量和弥散度有影响
，增长冷却速度β相晶粒周围的α镶边更细
，晶内结构越发细化
，但组织的特点不产生扭转。为后期热处置成效思考
，锻后水冷能保留金属变形产生的大量晶体缺点
，而这些晶体缺点在随后的热处置过程中
，不仅成为形核的场所
，并且缺点所贮存的畸变能为元素扩散提供了激活能。介于此
，TC16铸造后的冷却方式选取水冷。

3.2 轧制

凭据铸造加热方式的分析和选择准则
，钛及钛合金在轧制时应该选取电炉加热。同时思考到变形热的影响
，坯料在轧制时会存在肯定的温升
，添补或提高了轧条的温度
，因而开轧温度的设定不能过高
，过高有可能会导致产品过热出现魏氏组织。

在本次试验中
，我们选择在α+β相区加热
，温度节制在相变点Tβ以下50℃～150℃。

图3 为TC16轧制时的加热工艺。

轧制试验的变形量的设定凭据是否可能实现工业出产的准则
，两火次轧制变形工艺别离为□100mm→?50mm
，?50mm→?7.8mm。在两相区变形时
，晶内α片以及沿晶界α镶边的状态的变动决定于它相对于金属流动方向的初始取向：垂直于金属流向的α片变形最大
，平行于该方向的α片拉长、、、压扁
，其它位向的片被弯曲。随着变形量的增长
，所有的α片试图与金属流向一致散布。通常变形量超过50%时
，原始β晶粒的α镶边根基上与晶内变形的α片状态一样
，很难分辨。因而
，出产实际中
，有显著可见的α镶边的显微组织
，我们能够以为是变形量不及的表征。

图4 为分歧规格轧条显微组织情况。

通过图4
，我们可能明显的发现坯料经过轧制后的显微组织中的α片状结构被变形切割成单个质点（球）
，从图4 中能够看出切割后的每一个质点的状态和尺寸不是齐全一样
，且组织致密均匀散布
，粗略估计轧制制品规格?7.8mm 的晶粒巨细在2μm～3μm
，根基多边化。

4、、、结论

(1) β相区加热铸造时选取分段式加热
，加热温度应在Tβ以上
，但不宜过高。

(2)节制β相区铸造变形量及锻后水冷等工艺身分可能获得弥散散布的藐小α片组织。

(3)两相区轧制时加热温度节制在相变点Tβ以下50℃～150℃
，选取□100mm→?50mm
，?50mm→?7.8mm 的变形过程
，可能进一步细化显微组织
，并使其球化。

参考文件

[1] 王金友, 葛志明, 周彦邦. 航空用钛合金[ M] . 上海: 上海浚科学出版社, 1985: 168

[2] Ferrero J, Hutt A, Sweet S. In: Lutjering G, Albrecht Jeds.Ti-2003 Science and Technology[C]. Hamburg:DGM, 2004:385

[3] 沙爱学
，王庆如
，李兴无. BT16 钛合金紧固件加工工艺分析[J]. 罕见金属资料与工程
，2006,35（3）:455-458

[4] 王俊
，王玉玲. BT16 钛合金渗氢压缩试样中的剪切带[J]. 航空学报
，30（11）:2200-2206